畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)控制的自動(dòng)定量配水電路設(shè)計(jì)

1、 摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)已不僅僅在工業(yè)化生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用；自20世紀(jì)70年代單片機(jī)的問世，一種體積小巧、成本低廉、操作簡便、高效的微控制器正步入千家萬戶當(dāng)中。全自動(dòng)洗衣機(jī)、智能洗碗機(jī)、智能咖啡機(jī)等家用電器都涉及到對(duì)水量的自動(dòng)控制，結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)由此我想到了畢業(yè)設(shè)計(jì)課題基于單片機(jī)控制的自動(dòng)定量配水電路設(shè)計(jì)。本文主要介紹了由stc12c5a60s2單片機(jī)作為核心元件，設(shè)計(jì)包括晶振電路、復(fù)位電路、液晶顯示電路、按鍵電路、傳感器電路、閥門開關(guān)電路等組成的能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量控制配水的硬件電路設(shè)計(jì)。結(jié)合程序的寫入，通過按鍵設(shè)定時(shí)間和水量，再由單片機(jī)控制閥門的開關(guān)以及接收傳感器反饋的

2、數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)能完成自動(dòng)定量配水要求。并且時(shí)間和水量的設(shè)定值、實(shí)時(shí)出水量都能很直觀的顯示在液晶顯示屏上。整個(gè)系統(tǒng)在硬件和軟件的完美結(jié)合中實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。關(guān)鍵詞： 定量配水；單片機(jī)；自動(dòng)控制；液晶顯示abstractalong with the rapid development of science and technology, automatic control technology has not only widely applied in industrial production; since the 1970s, the introduction of the single ch

3、ip microcomputer, a small size, low cost, simple operation, high efficiency of the micro controller is entering of families. automatic washing machine, intelligent dishwasher, intelligent coffee machine and household appliances are related to the automatic control of water, combined with professiona

4、l knowledge learned from this i thought of graduation design task-based on single chip microcomputer control with quantitative hydropower road design.this paper mainly introduces the stc12c5a60s2 microcontroller as the core component by, including crystals circuit, liquid crystal display circuit, ke

5、y circuit, sensor circuit, valve switch circuit to achieve automatic timing of quantitative control water distribution of hardware circuit design. after write programs, through the key to set time and water, then the single chip microcomputer control valve of the switch and receives feedback sensor

6、date, the system can automatically perform quantitative water distribution requirement. and the time and water value, real-time water yield can be very intuitive displayed no the lcd serene. the whole system in the perfect combination of hardware and software realize of the expected function. key wo

7、rds: quantitative water distribution; single-chip microcomputer; automatic control; liquid crystal display 目錄摘要iabstractii1 緒論11.1 設(shè)計(jì)的意義11.2 設(shè)計(jì)要求11.3 設(shè)計(jì)基本方案12 系統(tǒng)概述22.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能22.2 單片機(jī)控制自動(dòng)定量配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22.3 主要芯片及元件的介紹32.3.1 stc12c5a60s2單片機(jī)簡介32.3.2 繼電器72.3.3 水流量傳感器82.3.4 固定式三端穩(wěn)壓器(7805)的介紹92.3.5 lcd1602液晶顯示器

8、簡介103 硬件電路的設(shè)計(jì)123.1 電源電路的設(shè)計(jì)123.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)133.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)133.4 led顯示電路設(shè)計(jì)143.5 按鍵電路設(shè)計(jì)153.6 系統(tǒng)總原理圖164 軟件設(shè)計(jì)174.1 開發(fā)工具介紹174.2 程序框圖185 硬件電路的焊接及程序的調(diào)試195.1硬件電路的焊接及調(diào)試195.2 軟件測試196 總結(jié)20參考文獻(xiàn)21附錄一 系統(tǒng)程序22附錄二 電路設(shè)計(jì)總原理圖32附錄三 實(shí)物照片33致謝341 緒論 1.1 設(shè)計(jì)的意義單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛，發(fā)展快速。單片機(jī)具有體積小、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不

9、高，性能可靠和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),通常在其外部配置外圍電路就可構(gòu)成一完整的控制系統(tǒng)。由于具有以上優(yōu)點(diǎn)，在我國，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用與工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測、智能儀器儀表、家電電器、電力電子、等各個(gè)方面。單片機(jī),亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器(cpu)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、輸入/輸出端口(i/0)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。1.2 設(shè)計(jì)要求(1) 熟悉stc12c5a60s2單片機(jī)工作原理及中斷技術(shù)。(2) 了解液晶顯示器的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(3) 自行設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件和軟件，制作及調(diào)試。(4) 畫出硬件設(shè)計(jì)電路圖和軟件流程

10、圖。1.3 設(shè)計(jì)基本方案本文是以stc12c5a60s2單片機(jī)為核心的自動(dòng)定量配水系統(tǒng)。通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器達(dá)到定時(shí)啟動(dòng)閥門開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。水量的控制則由外部水流量傳感器產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖數(shù)據(jù)經(jīng)由單片機(jī)串行i/0口輸入單片機(jī)，再由程序的算法將脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成水流量值顯示在液晶屏幕上。當(dāng)水流量達(dá)到所需值時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生電平變化，電平信號(hào)控制閥門閉合，計(jì)時(shí)器和實(shí)時(shí)水流量值同時(shí)歸零。2 系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能系統(tǒng)主要依靠單片機(jī)串行口p3.2外接水流量傳感器，p1.4外接繼電器控制閥門的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對(duì)水流量的控制。單片機(jī)p1.0、 p1.1、 p1.2及 p1.3分別外接按鍵key1、 key2

11、、 key3及 key4，其功能分別為+/手動(dòng)開、/手動(dòng)關(guān)、時(shí)間/流量調(diào)值切換鍵、手動(dòng)/自動(dòng)切換鍵。 主要工作原理：該電路利用stc12c5a60s2單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來控制定時(shí)功能，當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間隨即產(chǎn)生一個(gè)電平信號(hào)，該信號(hào)通過單片機(jī)改變繼電器選通信號(hào)，從而開啟閥門。當(dāng)水流經(jīng)傳感器時(shí)，傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)通過串行口輸入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)瞬時(shí)脈沖信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的中斷信號(hào)，再由程序的算法計(jì)算出流量大小，該值也會(huì)顯示在液晶屏上。2.2 單片機(jī)控制自動(dòng)定量配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如圖1.1所示單片機(jī)控制自動(dòng)定量配水系統(tǒng)構(gòu)主要包括按鍵控制電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，閥門開關(guān)控制電路，led顯示器電路，傳感器等部分組成

12、。閥門開關(guān)電路stc12c5a60s2按鍵控制電路 復(fù)位電路led顯示器傳感器時(shí)鐘電路圖 1.1單片機(jī)控制自動(dòng)定量配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3 主要芯片及元件的介紹2.3.1 stc12c5a60s2單片機(jī)簡介 stc12c5a60s2單片機(jī)是一種具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)。內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，2路pwm，8路高速10位a/d轉(zhuǎn)換器，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。其內(nèi)部包含中央處理器（cpu）、程序存儲(chǔ)器（flash）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（sram）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、uart串口、串口2、i/o接口、高速a/d轉(zhuǎn)換、spi接口、pca、看門狗及片內(nèi)r/c振蕩器和外部晶體振蕩電路

13、等模塊。stc12c5a60s2單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。stc12c5a60s2單片機(jī)主性能：（1）高速：1個(gè)時(shí)鐘周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通的8051快812倍（2）寬電壓：5.53.3v（3）工作頻率：035mhz，相對(duì)于普通8051：0420mhz（4）時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部rc振蕩器可選（5） 60k字節(jié)片內(nèi)flash程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)10萬次以上（6） 1280字節(jié)片內(nèi)ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（7）4個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)與普通8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，16位定時(shí)器t0和t1沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器

14、，再加上2路pca模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器（8）全雙工異步串行口，兼容普通8051的串口（9）通用i/o口（36/40/44），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，強(qiáng)推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏（10） isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（p3.o/p3.1）直接下載用戶程序 （11）3個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由t0的溢出在p3.4/t0輸出時(shí)鐘，可由t1的溢出在p3.5/t1輸出時(shí)鐘，獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在p1.0口輸出時(shí)鐘 （12）7路中斷i/o口，傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的

15、pca模塊stc12c5a60s2單片機(jī)引腳介紹:引腳結(jié)構(gòu)如圖1.2 圖1.2 stc12c5a60s2單片機(jī)引腳圖端口介紹：p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 p1 口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫“1”

16、時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。 p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器

17、或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr）時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 p3 口：p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，

18、。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。xtal1 ：片內(nèi)震蕩反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端，當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。xtal2 ：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)采用片內(nèi)振蕩器時(shí)，接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，懸空。rest ：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)中斷介紹:在設(shè)計(jì)中用到了外部中斷int0/int1和定時(shí)器t0。它們的中斷請求標(biāo)志分別為ie0,ie1和tf0.這些中斷請求標(biāo)志位分別由特殊功能寄存器tcon和tmod的相應(yīng)位鎖存

19、。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，中斷允許寄存器是首要介紹的。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器tx(0.1)由兩個(gè)特殊功能寄存器thx和tlx構(gòu)成。結(jié)構(gòu)框圖如下： 1）中斷允許寄存器ie控制cpu對(duì)中斷源的開放或屏蔽。中斷的開放和屏蔽實(shí)現(xiàn)2級(jí)控制，一個(gè)總開關(guān)中斷控制所有的中斷。ie的格式如下：表1.1ieeaeset1ex1et0ex0位地址afhachabhaaha9ha8h 當(dāng)ea=0時(shí)，所有的中斷請求被屏蔽，cpu不接受任何請求。當(dāng)ea=1時(shí)，cpu開中斷，此時(shí)只要五個(gè)中斷源的中斷請求允許為1，則開中斷。2）tmod-工作方式控制寄存器，用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式，和工作方式，字節(jié)地址為89h,8位分2組，

20、高4位控制t1，低4位控制t0,其格式如下：d7d6d5d4d3d2d1d0tmodgatec/tm1m0gatec/tm1m0下面對(duì)工作方式選擇位做說明：m1 m0-工作方式選擇位，m1 m0共有4種編碼，分別對(duì)應(yīng)4種工作方式。如下表：m1 m0工作方式0 0方式0，為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0 1 方式1，為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 0方式2，8位的常數(shù)自動(dòng)重新裝載的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 1方式3，僅適應(yīng)于t0,t0分為兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器，停止計(jì)數(shù)中斷的觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式和下降沿觸發(fā)方式2.3.2 繼電器本設(shè)計(jì)中用到了繼電器對(duì)閥門的自動(dòng)控制，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）

21、和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的繼電特性： 繼電器的輸入信號(hào)x從零連續(xù)增加達(dá)到銜鐵開始吸合時(shí)的動(dòng)作值xx,繼電器的輸出信號(hào)立刻從y=0跳躍到y(tǒng)=ym,即常開觸點(diǎn)從斷到通。一旦觸點(diǎn)閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號(hào)y將不再起變化。當(dāng)輸入量x從某一大于xx值下降到xf,繼電器開始釋放，常開觸點(diǎn)斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。 釋放值xf與動(dòng)作值xx的比值叫做反饋系數(shù)，即kf= xf /xx 觸點(diǎn)上輸出的控制功率pc與線圈吸收的

22、最小功率p0之比叫做繼電器的控制系數(shù)，即kc=pc/p0繼電器（relay）的工作原理和特性當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測量和通信等裝置中。 電磁繼電器的工作原理和特性：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)

23、銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)：1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓，也就是控制電路的控制電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 2、直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 3、吸合電流是指繼電器能

24、夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 4、釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。5、觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。2.3.3 水流量傳感器水流傳感器基本原理：水流量傳感器是利用霍爾效應(yīng)來測量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負(fù)載電阻

25、，同時(shí)通上5v的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。當(dāng)水通過渦輪開關(guān)殼推動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子時(shí)，產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生高低脈沖電平。其脈沖信號(hào)頻率的經(jīng)驗(yàn)公式如下： f=8.1q-3（式中：f為脈沖信號(hào)頻率，hz ；q為水流量，l/min）工作原理：水量傳感器主要由銅閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、穩(wěn)流組件和霍爾元件組成。他裝在水管的進(jìn)水端用于測量進(jìn)水量。當(dāng)水流過轉(zhuǎn)子組件時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，并且隨著流量成線性變化。霍爾元件輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)反饋給控制器，由控制器判斷水流量的大小。圖1.3 水流量傳感器瞬時(shí)流量和脈沖對(duì)應(yīng)表2.3.4 固定式三端穩(wěn)壓器(7805)的介紹三端穩(wěn)壓器常用的有78系和79系列

26、，在這里應(yīng)用到的是7805，這種穩(wěn)壓器只有三個(gè)引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的塑封大功率三極管。通常采用的是to-220 和to-202 兩種封裝。圖1.4 圖中的引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。這樣標(biāo)注便于記憶。引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，腳均為輸出端。對(duì)于78*正壓系列，輸入是最高電位，自然是腳，地端為最低電位，即腳，如附圖所示。對(duì)與79*負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，即腳.7805三端穩(wěn)壓ic內(nèi)部電路具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠?qū)崿F(xiàn)1a以上的輸出電

27、流。三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流有大、中、小之分,并分別有不同符號(hào)表示。輸出為小電流,代號(hào) "l" 。例如 ,78l××,最大輸出電流為 0.1a 。輸出為中電流,代號(hào) "m" 。例如 ,78m××,最大輸出電流為 0.5a 。輸出為大電流,代號(hào) "s" 。例如 ,78s××,最大輸出電流為 2a 。7805三端穩(wěn)壓ic在電路運(yùn)用中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1. 輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞。2. 最高輸入電壓不能超過35伏； 輸出電流不能太大，1.5a

28、是其極限值。3. 大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； 4. 輸入輸出壓差也不能太小,低于2伏穩(wěn)壓效率急速下降。5 .78系列散熱片總是和最低電位的第腳相連，這與79系列的不同（散熱片卻和輸入端相連接參數(shù)單位780578067815輸出電壓范圍v4.85.25.756.2514.415.6最大輸入電壓v353535最大輸出電流a1.51.51.5器件壓降（vivo）v22.522.522.5偏置電流ma666輸出電阻m171719輸出噪聲電壓v4040402.3.5 lcd1602液晶顯示器簡介本設(shè)計(jì)采用的是顯示部分是lcd1602，可以顯示漢字和阿拉伯?dāng)?shù)字。本顯示

29、器微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。lcd1602基本特性：1、+5v電壓，可以調(diào)節(jié)對(duì)比度2、內(nèi)部包含復(fù)位電路 3、有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4、提供各種控制指令 5、內(nèi)建有192個(gè)5*7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器lcd1602引腳簡介圖1.5 lcd1602引腳圖led1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16引腳接口，各引腳功能如下：第1引腳：gnd是電源接地端第2引腳：vcc接5v電源正極第3引腳：vl為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)節(jié)端，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度第4引腳： rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器第5引腳：rw為寫信號(hào)線，高

30、電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作第6引腳：e端為時(shí)能端第717引腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端第1516引腳： 空腳或背燈電源，15引腳背光正極，16引腳背光負(fù)極3 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 電源電路的設(shè)計(jì)如圖下所示電路為輸出電壓+5v、輸出電流1.5a的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器t1，由in4007整流二極管組成橋式整流電路，濾波電容c1、c3，防止自激電容c2和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。220v交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容c1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器lm7805的vin和gnd兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常

31、常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過lm7805的穩(wěn)壓和c3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為ttl電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。 圖2.1電源電路設(shè)計(jì)圖3.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路是為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號(hào)，由一個(gè)電阻、按鍵和一個(gè)電容組成，使單片機(jī)上電的時(shí)候復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖2.2。復(fù)位引腳rst通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器

32、用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。圖2.2復(fù)位電路單片機(jī)有多種復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用電平式開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位方式，當(dāng)上電時(shí)，c1相當(dāng)于短路，使單片機(jī)復(fù)位，在正常工作時(shí)，按下復(fù)位時(shí)單片機(jī)復(fù)位。在有時(shí)碰到干擾時(shí)會(huì)造成錯(cuò)誤復(fù)位，但是大多數(shù)條件下，不會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，而可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，在復(fù)位端加一個(gè)去耦電容，則會(huì)得到很好的效果3.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)stc12c5a60s2單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。外部時(shí)鐘方式適合于多塊芯片同時(shí)工作，便于同步，本設(shè)計(jì)只有一

33、片單片機(jī)，所以選用內(nèi)部時(shí)針方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖2.3所示。在stc12c5a60s2單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的xtal1和xtal2引腳外接石英晶體，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。圖中電容器c1、c2的作用是穩(wěn)定頻率，快速起振，電容值在530pf，典型值為30pf。晶振cys的振蕩器頻率為1.212mhz，典型值為12mhz和6mhz。圖2.3 內(nèi)部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式是把已有時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)，如圖2.4 所示。此方式多用于多片stc12c5a60s2單片機(jī)同時(shí)工作。以便于各單片機(jī)同步。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns，且為頻率低于12mhz的方

34、波。對(duì)于采用chmos工藝的單片機(jī)，外部時(shí)鐘主要由xtal1端引入，而xtal2端引腳應(yīng)懸空。圖 2.4 外部時(shí)鐘方式3.4 led顯示電路設(shè)計(jì) 顯示電路部分選用lcd1602。液晶屏1602是一種專門用來顯示數(shù)字，符號(hào)，字母等的點(diǎn)陣型液晶模塊，液晶屏1602是由多個(gè)5x7或5x11等點(diǎn)陣字符組成，在液晶屏1602中每一個(gè)單獨(dú)的點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符；位與位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔行與行之間也是一樣也有間隔，就是這些間隔讓液晶屏在顯示的時(shí)候呈現(xiàn)出字符間的間隔和行距之間間隔，使我們觀看的時(shí)候更直觀，清晰。但是就是這種因素的存在，所以它是不能顯示出圖形的。1602lcd是指在顯示屏上我們可以看到

35、16x2，也就是說可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊。lcd1602電路連接圖如圖2.5。圖2.5 lcd1602電路連接圖3.5 按鍵電路設(shè)計(jì)按鍵電路用了四個(gè)按鍵分別接于單片機(jī)四個(gè)串行口上。單片機(jī)p1.0、 p1.1、 p1.2及 p1.3分別外接按鍵key1、 key2、 key3及 key4，其功能分別為+/手動(dòng)開、/手動(dòng)關(guān)、時(shí)間/流量調(diào)值切換鍵、手動(dòng)/自動(dòng)切換鍵。（+/分別為控制時(shí)間或水量的增大/減小）圖2.6按鍵電路設(shè)計(jì)圖3.6 系統(tǒng)總原理圖 系統(tǒng)總原理圖及以上各部分電路連接在stc12c5a60s2單片機(jī)上，能夠使單片機(jī)正常工作，完成既定功能的總和。詳情見附錄二 4 軟件設(shè)計(jì)4.

36、1 開發(fā)工具介紹單片的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫匯編程序編程cpu可執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機(jī)器匯編。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從使用普通匯編語言到高級(jí)語言的不斷發(fā)展，keil是目前最流行開發(fā)mcs-51系列單片機(jī)的軟件。keil c51匯編，plm語言和c語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。keil是美國keil software公司出品的52系列兼容單片機(jī)c語言開發(fā)系統(tǒng)。用過匯編語言后再使用c語言來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫，與匯編相比，c語言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性，可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工

37、具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會(huì)到keilc51de 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。 4.2 程序框圖設(shè)定時(shí)間設(shè)定水量打開閥門計(jì)時(shí)關(guān)閉閥門開始到達(dá)時(shí)間到達(dá)水量 是 否 是 否5 硬件電路的焊接及程序的調(diào)試 5.1 硬件電路的焊接及調(diào)試實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，為了更直觀的體現(xiàn)出單片機(jī)控制自動(dòng)定量配水電路設(shè)計(jì)的功能，實(shí)物的制作是最好證明。 理論和實(shí)踐的結(jié)合能夠讓自己對(duì)所學(xué)知識(shí)有更好的掌握。由于要做的實(shí)物元件不是很多，走線也方便，從經(jīng)濟(jì)方面考慮。選擇了手工焊接。對(duì)此，在焊

38、接前，我先規(guī)劃了一下整個(gè)電路的布局，對(duì)元件一個(gè)一個(gè)的檢測是否合格，了解清楚元件的引腳對(duì)應(yīng)的解法，乘早發(fā)現(xiàn)有問題的元件，以避免在萬能板上卸元件。在焊接時(shí)，先焊接小的，再焊接大的元件，便于操作。每焊好一個(gè)模塊，就檢測是否良好。以避免整塊好了以后，不知道哪出問題了。電路的調(diào)試我們可以分步驟來就行：第一步：元器件在焊接之前用萬用表對(duì)其進(jìn)行檢測。第二步：測試按鍵輸入模塊，用萬用表接到按鍵的信號(hào)輸入端口，如果按鍵按下信號(hào)肯定會(huì)有變化，并且會(huì)在萬用表上直接測試讀出，這樣直接通過硬件測量按鍵是否能打到預(yù)期的效果。第三步：軟件測試，可以編寫一個(gè)功能小程序來檢測電路模塊是否能正常工作，若是不能正常工作，在來判斷是

39、硬件的焊接錯(cuò)誤還是軟件程序的編寫錯(cuò)誤。5.2 軟件測試在軟件編程過程中，先可以寫出單元模塊的程序然后在單元模塊上進(jìn)行測試。再結(jié)合所做實(shí)物進(jìn)行調(diào)試，觀察是否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。進(jìn)而繼續(xù)修改，直至達(dá)到軟硬件的完美結(jié)合。6 總結(jié) 在同學(xué)及老師的幫助下，歷經(jīng)兩個(gè)多月的時(shí)間里我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)，程序的編寫，論文的編寫及實(shí)物的制作。期間碰到了許許多多的困難，遇到了一系列的難題，最后都被一一的克服和解決了。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作我學(xué)到了很多，也更加堅(jiān)信自己能夠步入到社會(huì)中去了。在這次制作畢業(yè)設(shè)計(jì)我感受到自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程是最可貴的。只有不斷的學(xué)習(xí)才能使自己的研究能力提高。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，同學(xué)之

40、間相互探討，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，使我們對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固。雖然我的設(shè)計(jì)作品還有很多不足之處。但是這次設(shè)計(jì)項(xiàng)目的經(jīng)歷讓我受益匪淺。這次的經(jīng)歷能讓我知道要有耐心去做每一件事情這樣才能使自己成功。設(shè)計(jì)作品和論文能夠順利的完成，需要感謝指導(dǎo)老師和許多同學(xué)對(duì)我的幫助，在這里請你們接受我誠摯的謝意。參考文獻(xiàn)1 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.高等教育出版社.2004年2李素玲.自動(dòng)控制原理m.西安電子科技大學(xué)出版社.2007年3李朝清.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)m.北京航空航天大學(xué)版社.2005年4楊寧.單片機(jī)與控制技術(shù)m北京航空航天大學(xué)社出版.2004年5閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)m高等教育出版社.2

41、005年 6陳明熒.8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程m清華大學(xué)出版社2005年7王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo)m江西科學(xué)技術(shù)出版社.2005年8林敏.于忠得.74ls164在單片機(jī)led顯示電路中的應(yīng)用j.大連工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2009年9夏路易.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程protel99sem北京希望電子出版社.2002年10聶清模擬電路設(shè)計(jì)m高等教育出版社2007年11華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.高等教育出版社.2006年12馬忠梅.單片機(jī)c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m. 北京航空航天大學(xué)版社.2007年13徐愛軍.單片機(jī)高級(jí)語言c51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.電子工業(yè)出版社.1997年 14于海生.微型計(jì)算機(jī)

42、控制技術(shù)m.清華大學(xué)出版社.1993年15曹玲芝.電子信息工程專業(yè)英語m.華中科技大學(xué)出版社.2007年16王俊峰.理工科生怎樣搞畢業(yè)設(shè)計(jì)m.電子工業(yè)出版社.2004年17劉勇.數(shù)字電路m.電子工業(yè)出版社.2003年18馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)m.清華大學(xué)出版社.2007年附錄一 系統(tǒng)程序#include<reg51.h> #include <intrins.h>unsigned int ctimercount=0; /時(shí)間分頻器unsigned int counter=0; /脈沖計(jì)數(shù)器unsigned int wateraccount=0; /水量計(jì)數(shù)uns

43、igned int delaytime=0; /時(shí)間計(jì)數(shù)unsigned int setwater=500; /設(shè)置水量unsigned int settime=60; /設(shè)置時(shí)間sbit lcd_rs = p20; sbit lcd_rw = p21;sbit lcd_en = p22;sbit senser=p32;sbit enpump=p14;sbit eled1=p35;sbit eled2=p36;sbit key1=p10;sbit key2=p11;sbit key3=p12;sbit key4=p13;#define delaynop(); _nop_();_nop_();

44、_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/unsigned char code cdis1 = " abcdef start. "void delay1(unsigned int ms) unsigned char k; while(ms-) for(k = 0

45、; k < 120; k+); bit lcd_busy() bit result; lcd_rs = 0; lcd_rw = 1; lcd_en = 1; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); result = (bit)(p0&0x80); lcd_en = 0; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(

46、); delaynop(); return(result); void lcd_wcmd(unsigned char cmd) while(lcd_busy(); lcd_rs = 0; lcd_rw = 0; lcd_en = 0; p0 = cmd; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); lcd_en = 1; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); dela

47、ynop(); delaynop(); delaynop(); lcd_en = 0; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); void lcd_wdat(unsigned char dat) while(lcd_busy(); lcd_rs = 1; lcd_rw = 0; lcd_en = 0; p0 = dat; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); del

48、aynop(); delaynop(); delaynop(); lcd_en = 1; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); lcd_en = 0; delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); delaynop(); void lcd_init() delay1(30); lcd_wcmd(0x01); /清除lcd的

49、顯示內(nèi)容 lcd_wcmd(0x38); /16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù) delay1(30); lcd_wcmd(0x38); delay1(30); lcd_wcmd(0x38); delay1(30); lcd_wcmd(0x0c); /開顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)閃爍 delay1(30); lcd_wcmd(0x01); /清除lcd的顯示內(nèi)容 delay1(30);void lcd_pos(unsigned char pos) lcd_wcmd(pos | 0x80); /數(shù)據(jù)指針=80+地址變量void pluswater(void) if(counter<2) water

50、account+=0; else if(counter<3) wateraccount+=8; else if(counter<4) wateraccount+=10; else if(counter<5) wateraccount+=11; else if(counter<6) wateraccount+=12; else if(counter<8) wateraccount+=14; else if(counter<10) wateraccount+=16; else if(counter<14) wateraccount+=22; else if

51、(counter<19) wateraccount+=30; else if(counter<23) wateraccount+=35; else if(counter<26) wateraccount+=40; else if(counter<31) wateraccount+=46; else if(counter<35) wateraccount+=55; else if(counter<40) wateraccount+=65; else if(counter<50) wateraccount+=78; else if(counter<55) wateraccount+=87; else if(co